軟件無線電在射頻檢測(cè)儀器和射頻檢測(cè)方法上的應(yīng)用

　　軟件無線電技術(shù)因?yàn)槠潇`活性被廣泛用于無線通信產(chǎn)品和射頻檢測(cè)儀器。本文介紹了軟件無線電在射頻檢測(cè)儀器和射頻檢測(cè)方法上的應(yīng)用。按照軟件無線電原理，將無線產(chǎn)品看作射頻前端+基帶電路+輔助電路的模塊構(gòu)架，就可以用射頻參數(shù)檢測(cè)替代昂貴的通信功能檢測(cè)，從而提高生產(chǎn)者的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。


　　軟件無線電在手機(jī)和測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用

　　在無線通信領(lǐng)域，手機(jī)及其檢測(cè)設(shè)備不約而同地采用了軟件定義無線電的技術(shù)。軟件無線電給測(cè)試測(cè)量?jī)x器和被測(cè)量的無線通信設(shè)備帶來了靈活性。對(duì)儀器而言，通過調(diào)用不同的軟件就可以檢測(cè)不同通信協(xié)議的被測(cè)件。對(duì)通信設(shè)備而言，通過下載不同的軟件就可以用不同的通信協(xié)議通信。其中軟件可以有不同的承載平臺(tái)。軟件可以安裝在計(jì)算機(jī)硬盤或者閃盤上，可以下載到DSP或者FPGA上。對(duì)于手機(jī)，大多以后者形式運(yùn)行。

　　測(cè)試儀器大致分為封閉結(jié)構(gòu)和開放結(jié)構(gòu)兩種。封閉結(jié)構(gòu)儀器提供一定數(shù)量協(xié)議的完整的無線測(cè)試測(cè)量功能。用戶通過調(diào)用程控指令，如GPIB指令，就可以完成對(duì)被測(cè)件的各項(xiàng)測(cè)試。儀器內(nèi)部構(gòu)架對(duì)使用者不公開，協(xié)議擴(kuò)展或測(cè)試功能擴(kuò)展完全依賴儀器供應(yīng)商。開放結(jié)構(gòu)儀器建立在公開的標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)上，各個(gè)儀器模塊(也稱模塊化儀器)由公開的計(jì)算機(jī)函數(shù)控制。儀器供應(yīng)商、第三方軟件開發(fā)商或者用戶自己開發(fā)的軟件通過調(diào)用這些函數(shù)組合配合數(shù)字信號(hào)處理和測(cè)試測(cè)量算法軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)件的各項(xiàng)測(cè)試。協(xié)議和測(cè)試功能的擴(kuò)展可以由任何具備能力的人開發(fā)。兩者的對(duì)比如表1。

　　目前，開放式結(jié)構(gòu)的總線基本只有PXI和VXI可選。由于這兩種總線不能夠支持許多無線通信協(xié)議要求的納秒級(jí)精度的應(yīng)答同步，又因?yàn)殚_發(fā)信令協(xié)議棧的技術(shù)難度，在開放式系統(tǒng)上只見到Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID等少數(shù)協(xié)議的信令測(cè)試系統(tǒng)，至今沒有看到GSM、CDMA等常見協(xié)議的模擬通話測(cè)試系統(tǒng)。針對(duì)這點(diǎn)，可以通過增強(qiáng)儀器中頻實(shí)時(shí)處理能力來提供條件，也可以索性取消信令測(cè)試來解決問題。前者源自測(cè)試測(cè)量供應(yīng)商，后者源自生產(chǎn)廠。近年來行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，導(dǎo)致信令測(cè)試的減少或者取消成為生產(chǎn)測(cè)試的基本要求。

　　從通話測(cè)試到參數(shù)測(cè)試

　　模擬通話的功能測(cè)試

　　傳統(tǒng)的手機(jī)無線檢測(cè)使用一臺(tái)具有基站信令協(xié)議棧的射頻檢測(cè)儀器。這臺(tái)儀器和被測(cè)設(shè)備通過無線協(xié)議的空中接口建立模擬通話，在模擬通話的同時(shí)檢測(cè)手機(jī)的性能，這就是綜測(cè)儀。這種使用綜測(cè)儀模擬通話的檢測(cè)方法利用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的協(xié)議指令，使得射頻檢測(cè)和產(chǎn)品內(nèi)部設(shè)計(jì)無關(guān)，可以適應(yīng)特定協(xié)議下任何廠商設(shè)計(jì)和制造的移動(dòng)終端。模擬通話的檢測(cè)方法壟斷了無線測(cè)試行業(yè)，但是這種測(cè)試方法的劣勢(shì)是生產(chǎn)成本太高。最近幾年，由于手機(jī)生產(chǎn)量飛速上升，綜測(cè)儀的設(shè)計(jì)和制造成本也得以降低，實(shí)際售價(jià)顯著降低。另一方面，射頻檢測(cè)流程也由一臺(tái)儀器對(duì)一臺(tái)被測(cè)件升級(jí)為一臺(tái)儀器對(duì)2~4臺(tái)被測(cè)件，使得被測(cè)件啟動(dòng)和非射頻檢測(cè)時(shí)間不占用綜測(cè)儀時(shí)間，所以測(cè)試時(shí)間也得到減少，生產(chǎn)成本明顯下降。

　　近3～5年，無線通信協(xié)議飛速發(fā)展，第三代(3G)通信已成現(xiàn)實(shí)，第四代(4G)通信呼之欲出。同時(shí)單臺(tái)終端集成多個(gè)協(xié)議也成為發(fā)展趨勢(shì)。一臺(tái)手機(jī)不僅要支持GSM、EDGE、CDMA，還要支持Wi-Fi和藍(lán)牙，3G手機(jī)還要兼容GSM和EDGE。與此同時(shí)，綜測(cè)儀的升級(jí)似乎走到盡頭。Wi-Fi、藍(lán)牙、WiMAX等無線通信的檢測(cè)需要另外購買無線檢測(cè)儀器。各個(gè)無線設(shè)備生產(chǎn)廠商開始尋找鎖定生產(chǎn)成本的良策。

　　射頻參數(shù)測(cè)試

　　控制無線產(chǎn)品生產(chǎn)檢測(cè)成本的方法就是用射頻參數(shù)測(cè)試替代信令通話測(cè)試。從邏輯上講，就是把射頻檢測(cè)和數(shù)字電路檢測(cè)分離。對(duì)于軟件無線電產(chǎn)品，既然調(diào)制解調(diào)都是軟件完成的，那么射頻檢測(cè)只須檢測(cè)產(chǎn)品射頻前端的參數(shù)就可以了，和協(xié)議信令沒有關(guān)系。而數(shù)字電路可以由軟件校驗(yàn)和數(shù)字端口讀寫實(shí)現(xiàn)。技術(shù)上射頻參數(shù)測(cè)試可以分為兩類，射頻校準(zhǔn)參數(shù)測(cè)試和射頻性能參數(shù)測(cè)試。其中前者測(cè)量被測(cè)件的發(fā)射功率控制參數(shù)、接收靈敏度控制參數(shù)、頻響均衡參數(shù)等等和無線終端收發(fā)控制相關(guān)的參數(shù)。后者測(cè)量被測(cè)件的發(fā)射頻譜曲線、邊帶響應(yīng)、交調(diào)失真、雜散頻譜輻射、頻率準(zhǔn)確度等等和射頻前端質(zhì)量相關(guān)的參數(shù)。

　　從測(cè)試方法來說，這是由功能檢測(cè)向性能參數(shù)檢測(cè)的過渡，也是由黑箱測(cè)試向白箱測(cè)試的過渡。從技術(shù)上講，是由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)封閉向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)部分開放的過渡。從手機(jī)測(cè)試原理框圖（圖1 ）看，參數(shù)測(cè)試用數(shù)字通訊端口控制被測(cè)件，命令被測(cè)件進(jìn)入特定的測(cè)試模式，從而被測(cè)件可以發(fā)射測(cè)試信號(hào)，或者接收測(cè)試信號(hào)并將收到的信號(hào)或信號(hào)參數(shù)通過通訊端口發(fā)回測(cè)試儀器。參考表 2，無線終端的設(shè)計(jì)者必須向測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)工程師公開部分?jǐn)?shù)字控制指令，并且將一部分終端研發(fā)過程中的測(cè)試代碼整合為終端測(cè)試模式軟件，使得生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)可以下載到被測(cè)件上運(yùn)行。